Солнечные батареи
Солнечные батареи относятся к альтернативной энергетике, позволяющей получать дешевое электричество. Это очень перспективное направление из-за неисчерпаемости потока солнечных лучей. Батареи имеют вид плоских панелей, устанавливаемых в местах наиболее сильного падения лучей Солнца. Эффективность метода получения энергии позволяет вести ее использование во множестве сферах деятельности, что является серьезным заделом на будущее, поскольку стандартные ресурсы постепенно исчерпываются.
Устройство и принцип действия
Основу солнечной батареи составляют полупроводниковые устройства, способные преобразовывать падающие лучи в электрический ток. Производимые солнечные батареи бывают разных размеров, что зависит от места их установки. Масштабное оборудование крепится на крышах домов или автомобилей, а более мелкие приборы встраиваются в микрокалькуляторы. Обычно большие солнечные панели сверху покрываются стеклом. Это необходимо для защиты их от воздействия внешней среды и фотонов, которые обладают чересчур мощной энергетикой.
Устройство приборов
В состав солнечной батареи включены следующие элементы:
- Фотовольтаические ячейки. Данные компоненты выполняют основную функцию в батарее. Их задача состоит в преобразовании потока лучей в электричество с помощью фотовольтаического эффекта. Его суть заключается в формировании электрического заряда, что обеспечивается свойствами полупроводникового материала.
- Абсорбер. Это специально изготовленный из кремния слой, обладающий способностью поглощать солнечный свет с последующей передачей на фотовольтаическую ячейку для преобразования его в электричество.
- Покрытие. Оно необходимо для того, чтобы защищать фотовольтаические ячейки от влияния непогоды и механических повреждений.
- Стекло. Кроме защитной функции оно выполняет еще роль изоляции для сохранения внутри ячейки тепла.
- Контактные площадки. С помощью таких металлических элементов обеспечивается связь между фотовольтаические ячейками и проводами.
- Провода. Формируют связь между всеми элементами солнечной батареи.
- Инвертор. Проводит изменение постоянного напряжения в переменную величину. Это требуется для того, чтобы обеспечить питание электрических приборов.
- Аккумулятор. Является емкостью, где хранится избыток вырабатываемой энергии.
- Контроллер заряда. Устройство, необходимое для контроля величины заряда аккумулятора.
Чтобы солнечная батарея работала нормально, все компоненты должны работать в полном взаимодействии.
Принцип действия
Принцип работы солнечной батареи основывается на фотовольтаическом эффекте. Суть его заключается в том, что под воздействием света определенные материалы способны создавать на своей поверхности напряжение, что сопровождается выработкой электричества.
Происходит это за счет того, что световые фотоны выбивают из атомов отрицательные электроны, превращая их в положительно заряженные ионы. После этого формируется электрический ток, представляющий собой движение положительно и отрицательно заряженных частиц.
Работа солнечной батареи состоит в следующем:
- После попадания света на солнечную панель происходит его поглощение кремниевыми ячейками.
- Электроны выбиваются из атомов и становятся свободными. Одновременно они вместе с положительно заряженными ионами переходят в возбужденное состояние.
- Все образовавшиеся частицы начинают свое направленное движение между контактными пластинами через полупроводник. Как результат формируется электрический ток, перемещающийся в дальнейшем по электрическим сетям. При этом его излишки собираются в аккумуляторной батарее.
Что представляют собой электрические сети и как в них поступает электроэнергия, можно узнать из этой статьи.
Разновидности оборудования
Производителями выпускается несколько разновидности солнечных батареи, каждая из которых обладает своими особенностями:
- Монокристаллические. Изготавливаются такие батареи из чистого кремния. Сначала материал расплавляется, а после отвердевания разделяется на пластинки толщиной 300 мкм. Все ионы и электроны в таких батареях обладают хорошей эффективностью, что отражается на высоком КПД оборудования. В пластинках вставлены электроды, которые выглядят в виде сеток. Монокристаллическое оборудование обычно окрашивается в темно-синий или черный цвет. Это качественные изделие со сроком службы до 50 лет.
- Поликристаллические. Основу солнечной батареи составляет не цельный кристалл кремния, а множество его маленьких кусочков. Это значительно удешевляет оборудование, но и делает его работу менее эффективной, что выражается в пониженном КПД, равном 13-15%. За счет более низкой цены на такие панели присутствует увеличенный спрос.
- Тонкопленочные. В состав данного типа оборудования входит множество разных элементов, среди которых кадмий и одна из разновидностей кремния. Оборудование значительно уступает предыдущим двум видам, но имеете хорошую гибкость, и может быть установлено на любой поверхности. Популярность таких батарей выражается в том, что они могут функционировать при любой погоде, включая облачность или низкое освещение.
- Органические. Здесь исходными составляющими могут быть различные полимеры, а также углерод. Оборудование обладает эффективностью, но имеет невысокий срок службы и пока не получило широкого распространения.
- Нанокристаллические. Для изготовления этого типа батарей применяется новаторская технология. В качестве основы используются наночастицы элемента кремний. Полученные фотоэлементы характеризуются качеством, что отражается на их долговечности и эффективности, но данный метод еще не совершен для полноценной эксплуатации.
Из всех видов солнечных батарей наибольшей непопулярностью пользуется поликристаллический вариант и в первую очередь это связано с его доступностью по цене.
Характеристики солнечной батареи
Все солнечные батареи характеризуются следующими параметрами:
- Мощность. Это основной показатель солнечной батареи. Он измеряется в ваттах и указывает, сколько электроэнергии производит данная солнечная панель за единицу времени.
- Напряжение. Данная величина, измеряемая в вольтах. Она фиксирует разность потенциалов между точками батареи и может равняться 12, 24 или 48 В.
- Ток. Здесь говорит о количестве электричества, которое в течение единицы времени протекает через панель.
- Эффективность преобразования. Определяется отношением полученной на выходе электрической энергии к количеству поглощенных батареей солнечных лучей. Диапазон может составлять 5-25%.
- Размер. В зависимости от типа батареи он может составлять от 1 м² до 6 м².
- Вес. Масса солнечных батарей достигает 10-50 кг.
- Рабочая температура. Чтобы солнечная панель работала эффективно, данный интервал должен составлять от (-40)° до (+85)°. При увеличении этого параметра отдача панелей может снижаться
- Срок эксплуатация. При хорошем обслуживании в среднем солнечная батарея используется на протяжении 30 лет. При этом у лучших вариантов это срок увеличивается до 50 лет.
Также важным параметрам является тип ячейки. Он зависит от вида панели.
Правила выбора
При желании установить солнечную батарею необходимо принимать во внимание следующие факторы:
- Потребность в электроэнергии. После определения этой величины необходимо добавить еще до 30% на случай потерь.
- Тип батареи. Здесь в первую очередь нужно ориентироваться на размер финансов. Наиболее эффективные монокристаллические панели, но они и стоят дорого. Если средств недостаточно, то стоит обратить внимание на поликристаллический или тонкопленочный вариант.
- Мощность. Это основной параметр, на основании которого выбирается солнечная батарея. Мощности должно быть достаточно, чтобы панель обеспечивала выработку нужного количества электричества для дома.
- Место установки. Обычно солнечные батареи устанавливают на крыше, поскольку данная территория максимально освещенная. При этом нужно ориентироваться на такой параметр как угол наклона поверхности, который должен составлять в районе 35-45°.
- Площадь панелей. Данная величина определяется расчетным способом. Для этого нужно взять отношение всех потребностей в электричестве к выработке энергии единицы панели за сутки.
Обязательно необходимо обратить внимание на производителя. Это должна быть авторитетная компания с большим количеством положительных отзывов.
Эксплуатация и обслуживание
После установки солнечных батарей, чтобы они прослужила долго, необходимо уделять внимание их обслуживанию:
- Постоянно исследовать панели на предмет наличия загрязнений. Поверхность должна быть очищена от пыли и осевших насекомых. Эффективность работы батарей увеличивается в том случае, когда их поверхность чистая.
- Во время очищения панелей от грязи следует использовать только теплую воду и мягкую ткань.
- Регулярно следить за качеством работы инвертора, который преобразовывает выработанный постоянный ток в переменную величину.
- Периодически вести проверку надежности работы всех систем.
- С течением времени менять отдельные вышедшие из строя элементы для обеспечения высокой производительности системы.
При правильной эксплуатации и хорошем обслуживании солнечных батарей они прослужат несколько десятков лет и обеспечат дом дешевой электроэнергией.
Применение батарей
Солнечные батареи применяются в широких сферах деятельности:
- В системах электроснабжения автономного типа. Чаще всего устанавливаются в частных домах или дачах. Это часто делается в тех случаях, когда объекты удалены от центрального электроснабжения.
- Для освещения территорий. Сюда включаются уличные фонари, размещаемые в парках или вдоль улиц.
- В автомобилях. Обычно они крепится на крышах транспортных средств, и используются для зарядки аккумуляторов.
- Как возобновляемая энергетика. Оборудование устанавливается в ветросолнечных электростанциях и используется как источник энергии.
- В системах связи. Небольшого размера панели, встроенные в приборы, используются как источники питания.
- В бытовых приборах. Сюда относятся холодильники, вентиляторы и другие агрегаты, которые в качестве источника питания используют солнечную энергию. С этой целью в них встраиваются небольшие панели.
- В качестве источника питания при установке видеонаблюдения.
Кроме того, солнечные батареи уже начинают использоваться в глобальном плане. Они стали применяться в космонавтике и самолетостроении, что позволяет существенно экономить топливо.
Преимущества и некоторые недостатки
Солнечные батареи с течением времени становится все доступнее, поскольку цена на них постоянно снижается. Однако, покупая такие изделия, необходимо предварительно хорошо ознакомиться с преимуществами и недостатками панелей. К достоинствам солнечных батарей относятся:
- Экологическая безопасность. Работа солнечных батарей не приносит окружающей среде никакого вреда. Это является очень важным моментом, поскольку экология в современном мире играет решающую роль. Подробная информация об экономическом аспекте хорошо изложена в этой работе.
- Быстрая окупаемость. Рост стоимость электроэнергии наблюдается непрерывно. Что касается солнечных батарей, то здесь затраты присутствуют только в момент покупки и установки оборудования. Поскольку солнечная энергия является бесплатной, вложенный капитал очень быстро окупается.
- Простота использования. После окончания монтажа оборудования требуется только следить за его исправностью и вовремя устранять поломки. Это не несет больших затрат сил и времени.
Если обратить внимание на недостатки, то здесь стоит отметить большую стоимость оборудования. При этом следует помнить, что его окупаемость наступает очень быстро.
Солнечные батареи выгодно ставить только в регионах с продолжительным световым днем. При большой длительности ночи такое оборудование можно использовать только в качестве дополнительного источника электроэнергии.
Котлы CLEVER L — лучшее решение для организации крышной и уличной котельной
«Лемакс» — специализированное предприятие в сфере отопительного оборудования, которое производит газовые и электрические котлы, газовые проточные водонагреватели, а также стальные панельные радиаторы, которые соответствуют европейским и российским стандартам в области качества.
Предприятие активно развивается с 1992 года и сейчас имеет в своем активе два мощнейших производственных центра: завод по производству бытового газового оборудования и завод по производству стальных панельных радиаторов. На заводах используются лучшие технологические решения, которые делают продукцию удобной и безопасной в использовании, простой в обслуживании, эффективной в применении.
Вслед за модельным рядом котлов с микропроцессорным управлением серии CLEVER предприятие «Лемакс» организовало выпуск водогрейных котлов серии CLEVER L мощностью от 100 кВт. В настоящее время производятся котлы c номинальной теплопроизводительностью 100, 150, 180 и 200 кВт. Котлы CLEVER L рассчитаны на применение в отопительных системах, функционирующих с принудительной циркуляцией теплоносителя, демонстрируя высокую эффективность при минимальном отношении объема теплоносителя к площади и массе теплообменника.
Конструктивные особенности
Тип теплообменника «скоростной водотрубный» (вода циркулирует внутри трубы). Толщина стенок составляет 3,2 мм, а максимальное рабочее давление теплоносителя в системе отопления — 6 атмосфер.
Подобная конструкция обеспечивает прочностный запас, удобство обслуживания и возможность применения на объектах с ограничением по максимальной массе оборудования. Габариты котла позволяют переместить его в помещение через стандартный проем 900 мм, а при необходимости и демонтировать теплообменник без нарушения его герметичности.
Подключение к системе отопления осуществляется посредством фланцевого соединения с верхним расположением отводов (котел укомплектован прокладками и ответными фланцами в стандартной комплектации). Подобное решение значительно облегчает монтаж и обслуживание системы и позволяет более рационально использовать площадь котельной.
Теплообменник покрывается антикоррозионной эмалью Certa, которая выдерживает температуру до +950 °С, а также обрабатывается изнутри специализированным ингибирующим составом, обеспечивающим защиту от агрессивных воздействий (масел, соляных растворов и др.). В комплексе это способствует увеличению долговечности и надежности оборудования «Лемакс».
Основные преимущества котлов CLEVER L
- Применение алгоритма работы, обеспечивающего плавную модуляцию мощности в соотношении 1:3, что значительно расширяет область применения устройства и обеспечивает минимальную нагрузку на компоненты системы отопления.
- Высокая автоматизация работы котла, включающая розжиг, поддержание заданной пользователем температуры или рассчитываемой микропроцессором, на основании данных, полученных от датчиков, телеметрия и удаленное управление с применением промышленного протокола ModBUS.
- Высокая надежность. Котлы имеют встроенную современную защиту от замерзания, перегрева, отсутствия тяги, демонстрируют устойчивость к скачкам давления газа в диапазоне от 6 до 25 Мбар и напряжения сети в диапазоне 180–245 В.
- Расширенные возможности подключения. К котлам CLEVER L можно подключить бак косвенного нагрева, датчик уличной температуры, циркуляционные насосы, термостаты для регулирования температуры теплоносителя в зависимости от условий в помещении, системы удаленного контроля и управления.
- Возможность подключения турбонасадки «Лемакс» серии Comfort. Установка турбонасадки позволяет исключить организацию стационарного дымохода и может стать идеальным решением в условиях, когда монтаж дымохода затруднен или невозможен. Турбонасадка «Лемакс» серии Comfort для моделей котлов CLEVER L 150 кВт и CLEVER L 180 кВт поддерживает двухступенчатый режим и управляется электроникой отопительного оборудования, наилучшим образом раскрывая возможности котлов серии CLEVER L с многоклапанной модульной горелкой.
- Гарантийный период на оборудование составляет 24 месяца.
- Возможность установки котлов в каскаде.
- Использование в уличных и крышных котельных.
Напомним, что предприятие «Лемакс» является одним из ведущих отечественных производителей отопительного оборудования, в модельной матрице которого представлены настенные и напольные котлы различных модификаций, стальные панельные радиаторы и большой выбор другого оборудования. Продукция торговой марки «Лемакс» отличается высокой энергоэффективностью, поскольку базируется на передовых технологиях. Она разрабатывается для эксплуатации в российских условиях, поэтому демонстрирует долговечность и надежность, по многим характеристикам превосходит импортные аналоги. А широкий выбор котлов, радиаторов и сопутствующих товаров позволяет подобрать все необходимое для конкретного объекта с учетом его размеров, технико-эксплуатационных требований, а также климатических особенностей региона.
Котлы «Лемакс» серии CLEVER L обладают исключительными преимуществами для организации крышной и уличной котельной.
- Котлы серии CLEVER L удовлетворяют требованиям по соотношению массы к мощности от 1:1,5 до 1:2 для оборудования, применяемого для организации работы крышных котельных.
- Используется атмосферная горелка, которая создает минимальный уровень звукового давления и вибрационной нагрузки.
- Способность котла модулировать мощность создает условия для обоснованного применения котловых насосов с частотным управлением по Δt °С подачи и обратки котловой воды через теплообменник.
- Конструкция котла позволяет провести демонтаж по окончании срока эксплуатации и монтаж в уже построенной котельной без применения тяжелого грузоподъемного оборудования.
- Стандартная комплектация котла позволяет гармонично интегрировать его в общую систему автоматического контроля и управления котельной с полным доступом к параметрам работы теплогенератора по промышленному протоколу ModBUS.
- Котлы оснащены функцией управления системой принудительного дымоудаления, применение которой позволяет упростить проектирование котельной.
- Оснащение оборудования датчиком давления позволяет отображать текущее значение параметра на экране и обеспечивать защиту от превышения или снижения давления относительно заданных пределов.
Ежедневно предприятие ведет поиск эффективных точек продаж, поставляет продукцию через региональных представителей и напрямую через сайт lemax-kotel.ru, круглосуточно поддерживает точки контакта с партнерами и потребителями, регулярно участвует в специализированных выставках и внедряет инновационные технологии и подходы при производстве отопительного оборудования, проводит обучающие технические семинары и вебинары для партнеров, предоставляет всю необходимую техническую документацию и рекламную продукцию.
Контактные данные предприятия «Лемакс»:
- официальные сайты: lemax-kotel.ru и lemax-radiator.ru,
- телефон: 8-800-2008-078,
- электронная почта: info@lemax-kotel.ru.
Приобретающим оборудование торговой марки «Лемакс» предприятие гарантирует высокое качество продукции, круглосуточную техническую поддержку, наличие запасных частей и комплектующих.
Крышные котельные: экономия и энергоэффективность
В России достаточно активно в новых многоквартирных домах монтируются крышные газовые котельные. Но, по мнению экспертов, до массового внедрения такого вида децентрализованного теплоснабжения пока еще далеко. Мешают административные барьеры, консервативное мышление некоторых застройщиков и потребителей.
Автономные крышные газовые котельные в последние годы достаточно часто устанавливаются в новых многоквартирных домах (МКД). Такой формат системы теплоснабжения имеет ряд преимуществ, главные из которых — снижение затрат на доставку ресурса и повышение энергоэффективности жилого объекта. Кроме того, автономные газовые котельные позволяют жильцам домов, где они установлены, не зависеть от общегородского графика отопительного сезона.
Выгодная децентрализация
Эксперты отмечают существенный интерес застройщиков к использованию на своих объектах газовых крышных котельных. По словам представителя De Dietrich в Северо-Западном регионе, ООО «БДР Термия Рус» Олега Козлова, в ближайшее время в городах, городских агломерациях доля децентрализованных источников тепла будет расти. «Тому есть, во-первых, предпосылки, связанные с общей технико-экономической обоснованностью. Города развиваются, увеличивается ввод нового жилья в существующих районах большей этажности и площадей, идет застройка новых районов, отдаленных от узлов централизованного теплоснабжения. Во-вторых, проявляется интерес застройщиков, девелоперов, а также инвесторов среди инжиниринговых компаний к децентрализованному теплоснабжению новых объектов. При грамотном подходе это приводит к уменьшению стоимости получаемой тепловой энергии для потребителей при существенной выгоде для инвесторов за счет оптимального размещения котельных, сокращения протяженности тепловых сетей, применения мероприятий по увеличению энергетической эффективности», — отмечает он.
Специалист по техническому маркетингу ООО «Лемакс» Сергей Уваров полагает, что широкое распространение газовых крышных котельных может быть продиктовано возможностью оптимизации расхода природного газа при снижении теплопотерь в процессе транспортировки теплоносителя от теплового пункта к конечному потребителю. «Особенно данный вопрос становится актуальным из-за износа уже имеющихся тепловых сетей. Также очень важно отметить, что при переходе от централизованных к децентрализованным системам отопления снижаются затраты на содержание сетей, обеспечивающих транспортировку теплоносителя, и потребление газа на нагрев достаточно протяженных тепловых трасс. Выбор типа котельной при децентрализованном теплоснабжении зависит от конструктивных особенностей зданий, которые будут отапливаться собственными котельными, а также от технических условий, возможности того или иного типа размещения. Для обеспечения повсеместного использования вышеизложенных пунктов теплоснабжения необходимо обеспечить пропускную способность газораспределительных пунктов с созданием новых газовых магистралей, учитывающих объем газа», — подчеркивает эксперт.
За последние годы крышные газовые котельные существенно видоизменились, рассказывает руководитель управления развития собственных брендов GEFFEN Сергей Леонов. По его словам, ранее некоторые виды оборудования были очень больших размеров и сильно шумными, что в ряде случаев приводило даже к судебным разбирательствам с жильцами. Сейчас ситуация другая. На рынке выпускается современная техника с малыми габаритами. «Считаем, в настоящее время решение децентрализованного отопления не только допустимо, но и является наиболее эффективным и разумным. Оно предусматривает минимальное количество тепловых сетей в случае строительства отдельно стоящей котельной, а при строительстве крышной котельной наружные сети и вовсе отсутствуют. Поэтому, применяя современное оборудование, можно существенно снижать затраты, при этом не повышая капитальных вложений в строительство. В текущей реальности, — добавил он, — стоит отметить, что многие виды газовых котельных производятся в России, а значит, будут поставлены на объект вне зависимости от санкций и запретов».
Определяя стандарты
Если раньше организовать систему теплоснабжения целого дома было чем-то очень сложным, глобальным и громоздким, продолжает тему представитель компании-производителя WOLF Роман Гренков, то сейчас уровень развития техники позволяет предложить потребителям небольшие, компактные модели, которые доступны и удобны в обслуживании. «Но до массового развития децентрализованного теплоснабжения еще должно дорасти сознание как потребителя, так и застройщиков. Ситуация на рынке должна измениться до того момента, когда сохранность энергоресурсов станет важнее заработка, оценка энергоэффективности на долгий срок станет важнее разовой экономии, а платить собственной ответственностью за индивидуальный комфорт станет новым уровнем осознанности населения», — считает он.
Массовому применению крышных котельных в жилищном строительстве, отмечает эксперт, также, возможно, мешает недостаточная информированность проектировщиков о существовании современных решений, небольших, легких, но мощных котлах для крышных котельных. Также затрудняют внедрение крышных котельных сложные согласования. В частности, иногда мешают оформления ОПО (опасных производственных объектов) и дополнительное согласование ограничения по ГПЗУ. Для этого нужны силы, время, средства и вера в успех.
По мнению специалиста по обучению и технической поддержке ELCO Юрия Кузнецова, большинство застройщиков отдало бы предпочтение автономному теплоснабжению для своих объектов как менее затратному и быстрее окупаемому варианту. Но в настоящее время в большинстве регионов нашей страны центральное теплоснабжение имеет поддержку на административном уровне. Причиной, как видится, является возможность реконструировать существующие системы теплоснабжения за счет нового жилищного строительства. В результате чего строительными компаниями предпочтение вынужденно отдается центральным системам вопреки экономическим показателям строительства.
«В целом в России создана неплохая нормативная база по проектированию и строительству крышных котельных. Это СП 373.1325800.2018 "Источники теплоснабжения автономные" и СП 281.1325800.2016 "Установки теплогенераторные мощностью до 360 кВт, интегрированные в здание". Но хочется отметить некоторый законодательный вакуум в области автономного теплоснабжения. Ни в ФЗ № 190 "О теплоснабжении", ни в ФЗ № 210 "Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса" нет его упоминания и, следовательно, нет четких правил для строительства и эксплуатации автономных источников теплоснабжения», — констатирует он.
По словам Сергея Леонова, в настоящее время наблюдается большая путаница у проектировщиков касаемо обязательных и добровольных норм применения сводов правил. Многие проектируют крышные котельные, которые относятся к СП 373.1325800.2018 Источники теплоснабжения автономные, по СП 89.13330.2016 Котельные установки. «Но, что важно, область применения приведенных сводов правил абсолютно разная, а значит, отличается и порядок проектирования. Проектные организации делают проект крышной котельной по СП, который имеет отношение к отдельно стоящей котельной. Но там же разные нормы резервирования котельной, не учитываются нагрузки на перекрытия, шумы и прочее. Поэтому стоит обращать внимание на то, чтобы, применяя своды правил, на добровольной основе проектирование вели по действующим нормам, соответствующим типу здания, так как ответственности с проектной организации никто при этом не снимает», — подчеркивает эксперт.
По мнению Олега Козлова, вероятно, использование типовых решений при проектировании крышных котельных помогло бы ускорить процесс проектирования, согласований, а также при должном подходе и строительства котельной. Для того, чтобы данные изменения имели положительный эффект, застройщики и инженерные компании должны иметь нормативно закрепленные предпосылки для сокращения сроков реализации котельных, а потенциально и для сокращения их стоимости, по крайней мере, в типовом исполнении. Однако такие решения не должны исключать гибкости в выборе моделей оборудования и производителей.